CN102207050B - 一种新型无刷电机燃油泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型无刷电机燃油泵。本发明技术方案燃油泵外接无刷电机控制器，即电子接插部件一端连接燃油泵电机定子，另一端与无刷电机控制器连接；其中所述的无刷电机控制器中稳压及滤波电路外接车载电源，内接集成电路，集成电路分别接外围阻容电路、三相桥逆变器；所述的集成电路中的起动电路、三相反馈电压分别接锁相逻辑换相电路。本发明解决了位置传感器密封性差、老化快、腐蚀等缺陷。本发明采用了反电势换向技术，并且能有效的防燃料腐蚀、防燃料导电，可适用于多种液体燃料，如汽油、甲醇、乙醇等，可靠性强、体积小、安装便捷、使用寿命长、价格较低，降低了电机气隙，提高了电机出力，减少了泵体体积、提高了电动机效率。

Description

一种新型无刷电机燃油泵

技术领域

本发明涉及一种汽车电动燃油泵，尤其涉及一种新型无刷电机燃油泵。

背景技术

在本发明之前，现有的无刷电机燃油泵大多采用位置传感器进行控制换相，因此位置传感器是必须安装在直流电机内部的。而位置传感器属于电机控制器的一部分，内置在直流电机内部就会诱发密封性差、老化快等缺陷，并导致各种泄露问题。另外，使用替代汽油燃料、降低汽车排放，是“低碳经济”发展的方向，而有些替代燃料对泵体内的部件有较大的腐蚀，并具有导电性，同样也就会对位置传感器有腐蚀作用，也会产生导电性，影响燃油泵的使用寿命。普通有刷燃油泵和一般不抗腐蚀的无刷燃油泵都无法避免以上缺陷。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计、研制一种新型无刷电机燃油泵。

本发明的技术方案是：

一种新型无刷电机燃油泵，外壳的一端包住泵盖，依次是叶轮、泵室、定子被嵌套在转子外的电机、出油座，外壳的另一端包住出油座，电机转子的转轴与叶轮连接，其主要技术特征在于燃油泵外接无刷电机控制器，即电子接插部件一端连接燃油泵电机定子，另一端与无刷电机控制器连接；其中所述的无刷电机控制器中稳压及滤波电路外接车载电源，内接集成电路，集成电路分别接外围阻容电路、三相桥逆变器；所述的集成电路中的起动电路、三相反馈电压分别接锁相逻辑换相电路。

本发明有益的效果在于这种无刷电机燃油泵采用了反电势换向技术，并且能有效的防燃料腐蚀、防燃料导电，可适用于多种液体燃料，如汽油、甲醇、乙醇等，可靠性强、体积小、安装便捷、使用寿命长、价格较低。

泵体结构降低了电机气隙，提高了电机出力，绕组间流道设计减少了泵体体积、同时也提高了电动机效率。弹性端轴承和含油轴承的材料轴承套以及承接泵盖钉与轴承端头点接触设计，解决轴承摩擦大、寿命短、运转不平稳、可靠性差、安装复杂问题。无刷电机的控制电路采用了ML4425/ML4426智能型无刷电机专用控制芯片电路，依靠非编程的硬件计算提高了控制器的稳定性，使无刷电机燃油泵在宽调速范围内启动快、运行性能优良。同时达到尖峰噪声受到抑制的、燃油泵电机高速高效率运行控制。稀土永磁转子设计，达到减轻转子重量、减小转子体积以及减小泵体体积目的。接插件杆底部的冲压形成的切口设计，接插件杆倒刺结构、弯折结构和紧固口设计，完成了与定子的绕组抽头无焊接导通，使得连接件安装牢固，不易脱落，解决了泵生产工序复杂、绕组接头可靠性差问题。

附图说明

图1——本发明的主要功能模块原理方框图。

图2——本发明中的燃油泵泵体结构示意图。

图3——本发明中的定子封塑前结构示意图。

图4——本发明中的定子封塑后剖面示意图，a为剖面图、b为底视图。

图5——本发明中的电子接插部件示意图，a为接插件杆图、b为接插件底座图。

图6——本发明中的接插件杆结构示意图。

图7——本发明中定子绕组部件漆包线抽头示意图。

图8——本发明中的轴承系统剖面示意图。

图9——本发明中的转子剖面示意图。

图10——本发明中的转子立体示意图。

图11——本发明中集成电路原理示意图。

图中各标号表示部件：

泵盖1、叶轮2、泵室3，定子4、转子5、外壳6、电子接插部件7、出油座8、绕组9、矽钢片10、定子进油口11、塑体12、导流道13、定子出油口14、接插件杆15、接插件底座16、引线口17、进线槽18、切口19、倒刺结构20、外接线柱21、漆包线抽头22、泵盖钉23、转轴24、含油轴承25、顶端球及弹簧26、保护层27、磁钢28、轴套29、燃油泵(泵体)30、无刷电机控制器31、车载电源32、稳压及滤波电路33、集成电路34、三相桥式逆变器35、外围阻容电路36，起动电路37、锁相逻辑换相电路38、PWM速度控制电路39、过电流保护电路40、制动电路41、欠压保护电路42。

具体实施方案

本发明采用了新的反电势换向技术的无刷电机燃油泵。

如图1、图12所示：

无刷电机控制器31(图1中虚线方框所示)的一端利用无刷电机三相绕组接线ABC与燃油泵30进行连接，另一端与车载电源32进行连接；无刷电机控制器31中，稳压及滤波电路33一端外接车载电源32，另一端连接集成电路34，集成电路34分别连接外围阻容电路36、三相桥式逆变器35，三相桥式逆变器35外接燃油泵(泵体)30；其中的集成电路34又分解为起动电路37、三相反馈电压分别接锁相逻辑换相电路38(图12中虚线方框所示)；PWM速度控制电路39、过电流保护电路40、制动电路41、欠压保护电路42分别连接锁相逻辑换相电路38相应接口。

如图2、图3、图4所示：

燃油泵30有一个外壳6，外壳6的左端包住泵盖1，向右依次是叶轮2和泵室3，泵室3与泵盖1包住叶轮2，形成泵部件；定子4嵌套在转子5外形成无刷电机，定子4利用电子接插部件7与汽车电源(省略，图中未画出)连接，使电机运转；定子进油口11和定子出油口14分别位于定子4的两端；定子4中间是导流道13，是由装配好的绕组9、矽钢片10和电子接插部件7的接插件底座16进行封塑形成的，导流道13的数目导流流道的数目为4至12条，最好为6条；在位于导流道13始端设有平滑收敛的定子进油口11，定子进油口11的平滑收敛的角度在20-60度之间，本实施例中采用45度；导流道13末端设有平滑发散的定子出油口14，定子出油口14平滑发散的角度呈R角。

如图5、6、7所示：

电子接插部件7包括接插件杆15、接插件底座16；接插件杆15它包括有引线口17、进线槽18、切口19、倒刺结构20、外接线柱21；其中，接插件杆15顶端(又称工作端)与接插件底座16大小匹配，可以插入；接插件杆15顶端是引线口17，斜向的末端是切口19，中间凹进去的是进线槽18，进线槽18的上端与切口19相连，接插件杆15顶端的外侧设置有倒刺结构20，外接线柱21在接插件杆15未插入底座的另一端，与汽车电源端子(省略，图中未画出)连接。

如图8、9所示：

燃油泵30内还设置了一种贯穿全泵的轴承装置，其中，(电机)转轴24一端的底部设计为球面或斜坡，转轴24底部穿过并连接叶轮2，顶住泵盖钉23，另一端顶住顶端钢球及弹簧26，并被套在含油轴承25内，并固定在燃油泵30内，钢球及弹簧26被安置在出油座8的底部。

如图10、11所示：

转子5套在定子4内部，转轴24套在轴套29内，轴套29在磁钢28内，分别以胶水进行粘接，磁钢28外部涂上一种保护层27。

本发明应用过程说明：

首先，如图1所示，车载电源32与无刷电机控制器31进行连接，输入电源；无刷电机控制器31的控制过程如图1所示：车载电源32经过稳压及滤波电路33后，给集成电路34供电，同时直接给三相桥式逆变器35供电；集成电路34配合其外围阻容电路36，通过检测三相反馈电压(无刷直流电机反电势)获得转子位置信息，并基于锁相环技术即锁相逻辑换相电路38产生三相桥式逆变器主开关信号，接至三相桥式逆变器35，从而实现电机在宽调速范围内的精确换相控制；集成电路34通过电流采样，具有过流保护功能；三相桥式逆变器35的ABC三相出线，依次接燃油泵30的无刷直流电机三相绕组进线ABC，其中无刷电机控制器31采用了集成电路34为主控制芯片(型号为ML4425/4426)，集成电路34内置了起动电路37、锁相逻辑换相电路38、PWM速度控制电路39、限流保护电路40和制动电路41，参见图12，其内部主要功能模块方框图，且具有欠压保护42或过电流保护功能。

其次，燃油泵30利用无刷电机三相绕组接线ABC与无刷电机控制器31连接，控制燃油泵30内的无刷电机运作，即泵体内电机定子4安装的电子接插部件7与三相绕组接线ABC连接，提供定子绕组的工作电压，使定子4工作；其中电子接插部件7中将定子绕组9漆包线抽头22由引线口17进入进线槽18，引线口17为八字形结构便于进线；接插件杆15连同定子绕组部件的漆包线抽头22一并插入接插件底座16；当漆包线抽头22与切口19接触时漆包被切开造成铜丝裸出时，铜丝与进线槽18底部紧密接触时形成良好的导电效果；与此同时接插件杆15与底座16紧密接触，而倒刺结构20则起到进一步加固的作用。外接线柱21的功能是与外部设备汽车电源连接，即连接三相绕组接线ABC。

然后，当无刷电机运转时，转子5中的转轴24被带动进行负载转动，如图10所示，转轴24的底部穿过叶轮2从而带动叶轮2旋转，因此可将燃油从泵盖1的进油口吸入，再从泵室3出油口流向电机。

往后是，燃油进入定子进油口11，本发明之前燃油从电机的定子4和转子5的缝隙内流过，会产生压力损失，如果加大缝隙，将导致电机效率下降，而如图4所示，本发明的电机定子4的内部设有由矽钢片10利用封塑后的塑体12形成的若干导流道13，导流道13的数目为4至12条，最好6条，燃油通过导流道13向定子出油口14流出，导流道13始末端平滑收敛的定子进油口11和平滑发散的定子出油口14设计，达到减少紊流能量损失，确保油路达到最大流量。

同时，由于以往电机在启动时定子与转子之间定位不准确，造成摩擦剧烈、噪音大等问题，从而导致泵体的使用寿命缩短，磨损严重，因此本发明在燃油泵30的泵体内部设置了一种轴承装置，使得电机运作时定子4与转子5之间定位更准确，如图8所示；(电机)转轴24一端顶住泵盖钉23、一端顶住顶端球及弹簧26并固定在泵体内，其中转轴24底部的设计为球面或斜坡面状，减少了与泵盖钉23的接触面积，从而减少摩擦系数，降低噪音，延长使用寿命；其次，在转轴24另一端被顶端球及弹簧26顶住，以减少转轴24的振动，达到保护电机的目的；如图8所示，当电机运作时，转子5和定子4的磁力中心线存在轴向偏差，这个偏差使转子5产生向泵底方向的压力，转轴24利用这个力顶住泵盖钉23，从而减少转轴24对泵盖钉23的撞击，降低噪音；转轴24的一端被套在含油轴承25上，由于含油轴承25的材料油润，与转轴24之间有良好的配合能力及较小的摩擦系数，延长了轴承使用寿命。

最后，燃油流向出油座8的出油口，进入汽车油路，向发动机提供燃油。

除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同思想替换或等效变换的技术方案，均在本发明要求的保护范围内。

本发明请求保护的范围并不仅仅局限于本具体实施方式的说明。

Claims (3)

1.一种无刷电机燃油泵，外壳的一端包住泵盖，依次是叶轮、泵室、定子被嵌套在转子外的电机、出油座，外壳的另一端包住出油座，电机转子的转轴与叶轮连接，其特征在于燃油泵外接无刷电机控制器，即电子接插部件一端连接燃油泵电机定子，另一端与无刷电机控制器连接；其中所述的无刷电机控制器中稳压及滤波电路外接车载电源，内接集成电路，集成电路分别接外围阻容电路、三相桥逆变器；所述的集成电路中的起动电路、三相反馈电压分别接锁相逻辑换相电路；电子接插部件中，接插件杆顶端与接插件底座大小匹配，接插件杆顶端是引线口，斜向的末端是切口，中间的进线槽上端与切口相连，接插件杆顶端的外侧设置有倒刺结构，外接线柱在接插底座内，外接线柱连接汽车电源。

2.根据权利要求1所述的一种无刷电机燃油泵，其特征在于在位于导流道始端设有平滑收敛的定子进油口，角度为20-60度；导流流道末端设有平滑发散的定子出油口，呈R角。

3.根据权利要求2所述的一种无刷电机燃油泵，其特征在于定子进油口，角度为45度。

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